中國儲能網(wǎng)訊：目前，全球已有20多個國家和地區(qū)發(fā)布了氫能發(fā)展戰(zhàn)略，發(fā)達(dá)國家高度重視氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，氫能已成為加快能源轉(zhuǎn)型升級、培育經(jīng)濟(jì)新增長點(diǎn)的重要戰(zhàn)略選擇。國際氫能委員會預(yù)計，到2030年，全球氫能領(lǐng)域投資總額將達(dá)到5000億美元，到2050年，全球氫能產(chǎn)業(yè)將創(chuàng)造3000萬個工作崗位，減少60億噸二氧化碳排放，在全球能源消費(fèi)中的占比達(dá)到18%。世界能源理事會預(yù)計，到2050年氫能在全球終端能源消費(fèi)量中的占比可高達(dá)25%。
綜觀近期全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展最新動向及趨勢，可以看出，在推動氫能發(fā)展的過程中，全球主要發(fā)達(dá)國家從各自資源稟賦、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、市場承載能力及財力等方面系統(tǒng)謀劃，制定分階段分領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略，加速低碳制氫技術(shù)發(fā)展，在液氫、有機(jī)儲氫等氫能儲運(yùn)技術(shù)方面進(jìn)行諸多探索，加強(qiáng)液氫加氫站研究、應(yīng)用和推廣，并在工業(yè)、交通、儲能、發(fā)電等多個領(lǐng)域開展實(shí)踐探索，逐步形成了各具特色的發(fā)展模式。
我國具有良好制氫基礎(chǔ)和大規(guī)模應(yīng)用市場，氫能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)積極發(fā)展態(tài)勢。2022年3月出臺的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，從戰(zhàn)略層面對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了頂層設(shè)計。而氫能技術(shù)鏈條長、難點(diǎn)多，目前，我國氫能產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期，相較于國際先進(jìn)水平，仍存在產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力不強(qiáng)、技術(shù)裝備水平不高、部分關(guān)鍵核心零部件和基礎(chǔ)材料依賴進(jìn)口等問題，產(chǎn)業(yè)發(fā)展形態(tài)和發(fā)展路徑尚需進(jìn)一步探索。本文總結(jié)全球主要國家和地區(qū)氫能戰(zhàn)略走向，并分析全球氫能產(chǎn)業(yè)鏈最新動態(tài)及趨勢，在此基礎(chǔ)上研究提出促進(jìn)我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議，供參考。
一、全球主要經(jīng)濟(jì)體氫能發(fā)展戰(zhàn)略走向
歐盟、美國、俄羅斯、日本、中國等世界主要經(jīng)濟(jì)體都在積極布局氫能產(chǎn)業(yè)。目前，全球已有20多個國家和地區(qū)發(fā)布了氫能發(fā)展戰(zhàn)略，為氫能在制取、儲運(yùn)、應(yīng)用以及技術(shù)創(chuàng)新和投資方面制定了行動框架。而不同經(jīng)濟(jì)體的能源資源稟賦、能源轉(zhuǎn)型壓力和國內(nèi)市場空間存在差異，所發(fā)布的氫能戰(zhàn)略重心及在全球氫能市場的定位也有所不同，致使各主要經(jīng)濟(jì)體氫能項(xiàng)目發(fā)展各有側(cè)重。其中，歐盟將氫能作為能源安全和能源轉(zhuǎn)型的重要組成部分；美國投入巨資加速開發(fā)低成本清潔制氫技術(shù)；俄羅斯把氫能作為資源出口創(chuàng)匯新增長點(diǎn)；日本致力于打造全球化氫氣供應(yīng)鏈；中國則將氫能作為用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體。
（一）歐盟：氫能成為能源安全和能源轉(zhuǎn)型的重要組成部分
近年來，歐盟逐步建立以氫能為中心的清潔能源戰(zhàn)略規(guī)劃布局。特別是今年以來，俄烏沖突加速了歐盟國家能源轉(zhuǎn)型步伐，安全性成為當(dāng)前歐盟政策制定者的首要考慮因素，可再生能源和氫能在確保能源安全方面的作用變得更加清晰?！稓W洲氫能戰(zhàn)略》提出，到2024年，將在歐盟境內(nèi)建成裝機(jī)容量6吉瓦的電解槽，綠氫年產(chǎn)量達(dá)到100萬噸；到2030年，綠氫年產(chǎn)量達(dá)到1000萬噸。歐盟近期發(fā)布的“REpowerEU”計劃再次明確了2030年綠氫產(chǎn)量達(dá)到1000萬噸的目標(biāo)。同時，歐盟還宣布了大型的融資計劃支持氫能發(fā)展，其目的是鼓勵歐盟各成員國加大氫能技術(shù)研發(fā)，擴(kuò)大綠氫產(chǎn)量。
然而，大規(guī)模的綠氫生產(chǎn)需要耗費(fèi)大量綠電，為避免制氫領(lǐng)域與工業(yè)或電動汽車領(lǐng)域出現(xiàn)“搶綠電”的現(xiàn)象，歐盟委員會公布了一個授權(quán)法草案，生產(chǎn)綠氫的電力需來自現(xiàn)有電力以外，即未來電解水制取的氫如果被視為純綠氫，那么使用的電力必須是增量綠電。草案一經(jīng)發(fā)布就引發(fā)業(yè)界廣泛關(guān)注。
德國是歐盟發(fā)展氫能最具代表性的國家。2020年，德國政府發(fā)布《國家氫能戰(zhàn)略》，確立綠氫戰(zhàn)略地位，并致力于成為綠氫領(lǐng)域全球領(lǐng)導(dǎo)者，政府計劃采用兩步走策略，2023年前重點(diǎn)打造國內(nèi)市場基礎(chǔ)，加速市場啟動，并將在清潔氫制備、氫能交通、工業(yè)原料、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面領(lǐng)域采取38項(xiàng)行動。在頒布一系列氫能政策的同時，德國加大氫能技術(shù)研發(fā)投入。德國政府出資80億歐元，在歐洲氫能聯(lián)合項(xiàng)目框架下資助62個大型氫能項(xiàng)目，貫穿整個氫能生產(chǎn)價值鏈，總投資預(yù)計將達(dá)330億歐元；啟動3個綠氫先導(dǎo)項(xiàng)目，資助7億歐元，分別探索水電解器批量生產(chǎn)、海上風(fēng)能制氫和氫氣安全運(yùn)輸問題，重點(diǎn)解決氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的技術(shù)障礙。在氫能貿(mào)易方面，德國和挪威正在考慮建造一條跨國氫氣輸送管道，以減少對俄羅斯能源供應(yīng)的依賴。預(yù)計2022年年內(nèi)德國將首次從阿聯(lián)酋進(jìn)口藍(lán)氫。據(jù)了解，截至目前，德國已經(jīng)與納米比亞、南非、摩洛哥等非洲國家達(dá)成了雙邊氫能合作協(xié)議。
（二）美國：加速低成本清潔氫技術(shù)突破
美國是全球較早提出氫能發(fā)展規(guī)劃的國家。在2021年宣布重返《巴黎協(xié)定》后，美國推動氫能技術(shù)攻關(guān)、建立氫能經(jīng)濟(jì)的步伐明顯加快。同年7月，美國能源部（DOE）宣布啟動首個“氫能攻關(guān)計劃”，目標(biāo)是在未來10年使可再生能源制氫的成本降低80%至1美元/千克，并將清潔氫的產(chǎn)量增加5倍。11月，美國簽署《基礎(chǔ)設(shè)施投資和就業(yè)法案》，計劃2022-2026年間撥款80億美元用于區(qū)域氫能中心建設(shè)，15億美元用于電解槽和氫能全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)和示范。此前，美國能源部還發(fā)布了《氫能計劃發(fā)展規(guī)劃》，提出建立未來十年及更長時期的氫能研究、開發(fā)和示范總體戰(zhàn)略框架。根據(jù)該計劃，預(yù)計到2030年，美國氫能項(xiàng)目每年可創(chuàng)造1400億美元的收入和70萬個工作崗位；到2050年，每年可創(chuàng)造7500億美元的收入和340萬個工作崗位，從而加強(qiáng)美國能源領(lǐng)導(dǎo)地位并推動美國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
2022年3月，美國能源部宣布投入2800萬美元用于清潔氫能的研發(fā)和前端工程設(shè)計（FEED）項(xiàng)目，旨在開發(fā)創(chuàng)新的下一代制氫技術(shù)，利用城市固廢、殘留煤炭廢物、廢塑料和生物質(zhì)原料低成本生產(chǎn)清潔氫，推進(jìn)實(shí)現(xiàn)“氫能攻關(guān)計劃”。同時，美國國會正在審議的《氫生產(chǎn)稅收抵免法案》中要求使用《清潔空氣法案》的可再生燃料標(biāo)準(zhǔn)來確定氫生產(chǎn)的碳強(qiáng)度，并將減少溫室氣體排放與稅收抵免掛鉤。
美國氫能委員會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截至2021年11月，美國已宣布的氫能大型項(xiàng)目累計數(shù)量達(dá)522個。預(yù)計近四分之三的項(xiàng)目將在未來十年中部分或全部投入使用，其中五分之二的項(xiàng)目已經(jīng)獲得資金支持或正在建設(shè)中。
（三）俄羅斯：爭搶全球氫能出口市場
俄羅斯以能源產(chǎn)業(yè)為財政收入主要來源，近年來正在加快布局氫能貿(mào)易，確保其全球主要能源出口國的地位。在2020年6月發(fā)布的《2035年俄羅斯聯(lián)邦能源戰(zhàn)略》中，俄計劃2035年出口200萬～700萬噸氫氣，出口創(chuàng)收78億～211億美元；2050年出口790萬～3340萬噸氫氣，出口創(chuàng)收236億～1002億美元。在2021年8月批準(zhǔn)的《2050年前俄羅斯聯(lián)邦低碳?xì)淠馨l(fā)展構(gòu)想》中，俄計劃到2050年在全球氫能市場中占據(jù)至少20%的份額，氫出口規(guī)模達(dá)到1500萬～5000萬噸。俄羅斯政府表示，國家有能力完成上面提到的任務(wù)目標(biāo)，通過氫出口替代油氣出口，以保持能源大國的地位。
在制取環(huán)節(jié)，俄羅斯主要依托豐富的油氣資源，投資和擴(kuò)建制氫產(chǎn)能，此外還利用可再生資源和核能制氫。俄羅斯低碳制氫技術(shù)主要包括甲烷蒸汽重整制氫和甲烷熱解制氫。俄氣公司通過蒸汽甲烷重整技術(shù)每年能夠生產(chǎn)35萬噸氫氣，通過甲烷熱解制氫技術(shù)每年能夠生產(chǎn)1萬噸氫氣。未來，俄氣集團(tuán)將在亞馬爾半島投建蒸汽甲烷重整設(shè)施，配套碳捕獲和封存項(xiàng)目，用天然氣裂解制備藍(lán)氫，實(shí)現(xiàn)從灰氫向藍(lán)氫的轉(zhuǎn)型。
在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，俄計劃通過天然氣管網(wǎng)摻氫、改造現(xiàn)有天然氣管道等方式建立氫氣管網(wǎng)。著名的“北溪2號”天然氣管道實(shí)際上已具備輸氫能力，只是該管道是否還能啟用，仍是未知數(shù)。
在應(yīng)用環(huán)節(jié)，俄氣公司從2021年開始建造并測試以天然氣制氫為動力的渦輪機(jī)，計劃2024年開始生產(chǎn)氫氣并研究氫氣作為燃料的不同應(yīng)用。俄羅斯原子能集團(tuán)負(fù)責(zé)的氫動力載人火車試點(diǎn)項(xiàng)目，最早將于2024年開始進(jìn)行測試。
（四）日本：致力于國際氫氣供應(yīng)鏈開發(fā)
日本國內(nèi)能源資源較為匱乏，能源供給高度依賴進(jìn)口，在能源安全方面始終存在危機(jī)感。福島核事故后，日本堅定發(fā)展氫能的決心，構(gòu)筑氫能社會已成為日本能源發(fā)展主要戰(zhàn)略之一。2017年，日本制定的《氫能基本戰(zhàn)略》提出，將在2030年前后建立商業(yè)規(guī)模的供應(yīng)鏈，每年采購約300萬噸氫氣，實(shí)現(xiàn)約30日元/標(biāo)準(zhǔn)立方米的氫氣成本。2021年10月，日本更新的第六版能源戰(zhàn)略計劃提出，2030年氫能在能源結(jié)構(gòu)中的占比要達(dá)到11%，這主要指的是氫能在汽車、家庭、工業(yè)、發(fā)電等領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，除了應(yīng)對氣候危機(jī)和俄烏沖突影響，日本的能源策略仍然傾向于創(chuàng)建氫能社會，并在氫能發(fā)展戰(zhàn)略中提高了氫能源在2030年能源結(jié)構(gòu)中的使用占比。
建設(shè)氫能社會，前提是氫氣庫存充足且可以低價采購。因此，日本致力于打造全球化氫氣供應(yīng)鏈開發(fā)，包括開展配套設(shè)備研發(fā)，打造集氫氣生產(chǎn)、儲運(yùn)、利用為一體的供應(yīng)鏈，并建立“全球可再生燃料網(wǎng)絡(luò)”。2022年，日本與澳大利亞、文萊、挪威和沙特就氫燃料采購問題已達(dá)成合作協(xié)議。日本和印尼確定在氫、氨和碳捕獲與封存等脫碳技術(shù)方面開展合作。此外，日本作為島國，搭建全球供應(yīng)鏈主要依靠海上運(yùn)氫。近幾年，日本利用液化氫運(yùn)輸和甲基環(huán)己烷（MCH）運(yùn)輸，已有多個示范項(xiàng)目成功運(yùn)行。
（五）中國：氫能是用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體
中國是世界上最大的制氫國，年制氫產(chǎn)量約3300萬噸，其中，達(dá)到工業(yè)氫氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的約1200萬噸。同時中國可再生能源裝機(jī)量全球第一，在清潔低碳的氫能供給上具有巨大潛力。目前，中國氫能產(chǎn)業(yè)雖處于發(fā)展初期階段，但呈現(xiàn)積極發(fā)展態(tài)勢。已初步掌握氫能制備、儲運(yùn)、加氫、燃料電池和系統(tǒng)集成等主要技術(shù)和生產(chǎn)工藝，在部分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)燃料電池汽車小規(guī)模示范應(yīng)用。全產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)超過300家，集中分布在長三角、粵港澳大灣區(qū)、京津冀等區(qū)域。已成立國家氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心。專家表示，中國氫能產(chǎn)業(yè)雖然起步較晚但發(fā)展較快，具備快速推進(jìn)氫能規(guī)模化應(yīng)用和技術(shù)迭代升級的能力和條件，有著巨大的市場空間，有望在2030年前達(dá)到國際先進(jìn)水平。
中國于2022年3月出臺的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，為氫能產(chǎn)業(yè)指明了發(fā)展方向，首次明確氫能是未來國家能源體系的組成部分?！兑?guī)劃》提出，要深挖跨界應(yīng)用潛力，因地制宜引導(dǎo)多元應(yīng)用，推動交通、工業(yè)等用能終端的能源消費(fèi)轉(zhuǎn)型和高耗能、高排放行業(yè)綠色發(fā)展，減少溫室氣體排放。在氫能頂層政策出臺后，6月出臺的《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》進(jìn)一步提出，推進(jìn)化工、煤礦、交通等重點(diǎn)領(lǐng)域綠氫替代。推廣燃料電池在工礦區(qū)、港區(qū)、船舶、重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)園區(qū)等示范應(yīng)用，統(tǒng)籌推進(jìn)綠氫終端供應(yīng)設(shè)施和能力建設(shè)，提高交通領(lǐng)域綠氫使用比例。在政策引導(dǎo)下，全國已有多地出臺氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)施方案或投資規(guī)劃，央企國企帶頭加速布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈，支持用能終端綠色低碳發(fā)展。
二、全球氫能產(chǎn)業(yè)鏈最新動態(tài)及趨勢分析
全球氫能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)正在形成。在制氫環(huán)節(jié)，綠氫備受關(guān)注，電解槽裝機(jī)不斷擴(kuò)大。在儲運(yùn)與加氫環(huán)節(jié)，鹽穴成為地質(zhì)儲氫的理想選擇；美國、歐洲和日本等國已搶先開展液氫儲運(yùn)和加注；有機(jī)儲氫儲運(yùn)成為研發(fā)重點(diǎn)；管道運(yùn)氫有望成為最優(yōu)運(yùn)輸方式之一。在應(yīng)用環(huán)節(jié)，氫能廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、儲能、發(fā)電等領(lǐng)域，也是冶煉等高耗能、高排放行業(yè)的優(yōu)質(zhì)替代能源，將有效減少二氧化碳排放。
（一）制取環(huán)節(jié)
1.低碳制氫技術(shù)快速發(fā)展，國際能源巨頭加大綠氫投資
當(dāng)前，傳統(tǒng)化石能源制氫仍是主要制氫方式，約占全球氫氣產(chǎn)量的78%以上，但包括藍(lán)氫和綠氫在內(nèi)的低碳制氫取代傳統(tǒng)能源制氫的速度正在加快。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2021年，全球約有500個氫能項(xiàng)目，其中在建綠氫項(xiàng)目約120個，全球規(guī)劃中的吉瓦級綠氫項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模合計達(dá)144.1吉瓦。與此同時，電解制氫設(shè)備運(yùn)營規(guī)模提升，據(jù)統(tǒng)計，2021年全球低碳制氫產(chǎn)能達(dá)55萬噸/年，新增電解制氫設(shè)備運(yùn)營規(guī)模468兆瓦。
與此同時，近一年來，雪佛龍、道達(dá)爾、BP等國際能源巨頭多傾向?qū)⒒茉粗茪浜透碑a(chǎn)氫配備碳捕獲、封存及利用技術(shù)（CCUS）作為向綠氫階段過渡的主要制氫技術(shù)，并不斷加大對綠氫項(xiàng)目的投資。如，美國油氣巨頭雪佛龍與哈薩克斯坦國家石油天然氣股份公司已簽署諒解備忘錄，雙方計劃合作開發(fā)CCUS、氫氣、能源效率提升、甲烷管理和碳財務(wù)披露方法等低碳項(xiàng)目。法國能源巨頭道達(dá)爾宣布，將收購印度企業(yè)Adani New Industries Limited（ANIL）25%的股權(quán)，用來打造綠氫生態(tài)系統(tǒng)。該項(xiàng)目計劃到2030年年產(chǎn)綠氫100萬噸，并具備約30吉瓦的可再生能源發(fā)電能力。BP已同意收購澳大利亞綠氫開發(fā)項(xiàng)目“亞洲可再生能源中心（AREH）”40.5%的股權(quán)，并成為該項(xiàng)目運(yùn)營商。該項(xiàng)目計劃分階段開發(fā)陸上風(fēng)電和太陽能發(fā)電，總發(fā)電量將高達(dá)26吉瓦，預(yù)計每年生產(chǎn)約160萬噸綠氫或900萬噸綠氨。作為當(dāng)前全球最大的油氣生產(chǎn)商之一，沙特國家石油公司沙特阿美同樣計劃布局氫能產(chǎn)業(yè)，除了使用天然氣生產(chǎn)藍(lán)氫之外，還將探索利用國內(nèi)豐富的風(fēng)光等可再生能源生產(chǎn)綠氫。中國石化稱，旗下的新疆庫車綠氫示范項(xiàng)目開建，這是全球在建的最大光伏綠氫生產(chǎn)項(xiàng)目，投產(chǎn)后年產(chǎn)綠氫可達(dá)2萬噸。
可以看出，以俄羅斯、美國、沙特為代表的傳統(tǒng)油氣大國正積極致力于成為低碳?xì)淠艿纳a(chǎn)、出口大國。未來全球氫能貿(mào)易的發(fā)展或與傳統(tǒng)化石燃料的貿(mào)易路徑類似——?dú)W洲和東北亞將成為主要?dú)淠苓M(jìn)口地區(qū)，而澳大利亞和中東地區(qū)在太陽能利用方面具有獨(dú)特優(yōu)勢，因此具有巨大的綠氫發(fā)展?jié)摿Α?
資料來源：Strategy&
圖1 全球未來綠氫供需情景
2.基于SOEC等顛覆性電解制氫技術(shù)快速發(fā)展
目前可再生能源電解水制氫包括堿性水電解槽（ALK）、質(zhì)子交換膜水電解槽（PEM）、陰離子交換膜電解槽（AEM）、固體氧化物電解槽（SOEC）等4種主流技術(shù)，其中ALK、PEM技術(shù)的成熟度較高，已經(jīng)開始商業(yè)應(yīng)用，SOEC技術(shù)處于示范階段，而AEM技術(shù)尚且還處于小樣機(jī)試驗(yàn)階段。雖然SOEC技術(shù)還處于前期研究階段，但該技術(shù)具有能量轉(zhuǎn)化效率高且不需要使用貴金屬催化劑等優(yōu)點(diǎn)，能夠在大幅提升生產(chǎn)效率的同時顯著降低生產(chǎn)成本，目前全球多國均在積極推進(jìn)對SOEC的研究和示范，如日本三菱重工、東芝、京瓷等公司對SOEC電極、電解質(zhì)、連接體等材料和部件持續(xù)開展研究；美國愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室、BloomEnergy、韓國能源研究所以及歐盟Relhy高溫電解技術(shù)發(fā)展項(xiàng)目也對SOEC技術(shù)開展了研究，研究方向由電解池材料研究逐漸轉(zhuǎn)向電解池堆和系統(tǒng)集成。其中，美國愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室SOEC電堆功率達(dá)到15千瓦；德國Sunfire公司在2017年推出SOEC初期產(chǎn)品并在加氫站進(jìn)行示范；中國也將推進(jìn)SOEC制氫、光解水制氫、核能制氫等高溫制氫技術(shù)研發(fā)。北京、青島、濟(jì)寧、大同、岳陽等地方已出臺相關(guān)氫能專項(xiàng)政策積極推進(jìn)SOEC技術(shù)關(guān)鍵材料與部件的研究及試點(diǎn)示范。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、清華大學(xué)、中國科技大學(xué)在固體氧化物燃料電池研究基礎(chǔ)上，持續(xù)開展對SOEC的探索。
隨著材料技術(shù)的不斷突破，SOEC有望進(jìn)入實(shí)質(zhì)性發(fā)展階段，同時AEM也開始逐步邁進(jìn)早期市場。另外，各國新型制氫研發(fā)投入不斷增大，可能促進(jìn)顛覆性技術(shù)的出現(xiàn)，比如生物、陽光水分子裂解技術(shù)等。
（二）儲運(yùn)與加氫環(huán)節(jié)
1.鹽穴是地下大規(guī)模儲氫的最佳選擇
長時且大量的氫氣可以被儲存到鹽穴、枯竭油氣層或含水層。作為最輕的氣體，氫易于擴(kuò)散，因此氫儲能對密閉性有著極為嚴(yán)格的要求。鹽穴不僅有良好的氣密性，而且具有不與氫氣反應(yīng)的特點(diǎn)，使得鹽穴成為地下大規(guī)模儲氫的最佳選擇。目前全球有4個正在運(yùn)營的鹽穴儲氫項(xiàng)目，其中3個位于美國墨西哥灣地區(qū)，而廢棄油氣田儲氫尚在小型實(shí)驗(yàn)階段。
除正在運(yùn)營中的4座儲氫庫外，歐美多國積極開展儲氫庫建設(shè)的前期調(diào)研和測試。2020年?，歐盟投入9300萬歐元支持氫能和燃料電池領(lǐng)域24個技術(shù)主題的研究，其中包括小型鹽穴中可再生氫氣存儲的循環(huán)測試、鹽穴進(jìn)行氫氣循環(huán)存儲的可行性和中試規(guī)模示范。2021年，由歐盟支持的首個鹽穴工業(yè)規(guī)模綠色儲氫項(xiàng)目?HyPSTER?啟動，項(xiàng)目首先進(jìn)行地下鹽穴和地表工程研究，然后將進(jìn)入現(xiàn)場試驗(yàn)階段，旨在測試鹽穴中綠氫的生產(chǎn)、儲存及該方法在歐洲其他地點(diǎn)的可復(fù)制性。
德國也十分重視鹽穴儲氫的發(fā)展。2019年開展的“德國東部氫能存儲和解決方案”（Hydrogen Power Storage & Solutions East Germany）項(xiàng)目中包含一個為期?2?年的“洞穴儲氫研究”（H2 Research Cavern）項(xiàng)目，其主要任務(wù)是開發(fā)鹽穴儲氫研究平臺。作為該研究項(xiàng)目的一部分，德國中部的地下氫儲存試點(diǎn)項(xiàng)目于2019年5月啟動。該設(shè)施是歐洲大陸上第一個鹽穴儲氫設(shè)施，也是全球首個存儲可再生綠氫的地下設(shè)施。2020年，德國推進(jìn)地下儲氫可行性研究，其“儲能資助倡議”將地質(zhì)儲能列為具有戰(zhàn)略意義的資助領(lǐng)域，計劃于2023年建設(shè)3500噸氫氣的鹽穴儲存示范項(xiàng)目。同年，德國聯(lián)邦交通和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施部（BMVI）投資近600萬歐元資助“機(jī)動性氫氣洞穴”（HyCAVmobil）項(xiàng)目。其中，德國航空航天中心（DLR）負(fù)責(zé)研究和評估如何將氫儲存在鹽穴中，并計劃在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的測試成功之后，在德國奧爾登堡能源公司（EWE）經(jīng)營的一個鹽穴中進(jìn)行測試。
英國方面，2020年，英國政府推出“綠色工業(yè)革命十點(diǎn)計劃”，其中提到2030年實(shí)現(xiàn)5吉瓦低碳?xì)洚a(chǎn)能，并制定了“英國氫能網(wǎng)絡(luò)計劃”，旨在有效推動英國地下儲氫的發(fā)展。2021年8月，英國發(fā)布首個國家氫能戰(zhàn)略，鹽穴儲氫作為氫氣儲運(yùn)方案被提及。英國地質(zhì)調(diào)查局（BGS）還強(qiáng)調(diào)了地質(zhì)學(xué)在支持英國長期能源轉(zhuǎn)型中的重要性，指出地下儲氫是英國實(shí)現(xiàn)凈零排放的四項(xiàng)技術(shù)之一。為了支持更多地使用地下儲能技術(shù)，英國地質(zhì)調(diào)查局正在進(jìn)行試驗(yàn)，研究鹽穴的可循環(huán)使用性和安全性。
而美國早在20世紀(jì)70年代就已開始研究將氫氣儲于地下的可能性，大型儲罐和地質(zhì)儲氫是美國能源部研發(fā)項(xiàng)目的重要內(nèi)容。2019年，位于美國猶他州的“先進(jìn)清潔能源儲存”項(xiàng)目啟動，項(xiàng)目計劃2025年前在該州德爾塔鎮(zhèn)附近建立一個大型綠色儲氫中心，并將電解水制取的氫儲存在100個巨大的地下鹽穴中，以平衡季節(jié)性的能源需求。2020年，美國地質(zhì)儲氫的識別、評估和論證被列為關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)及示范重點(diǎn)。2022年，美國能源部向上述提到的大型綠色儲氫中心提供5億美元貸款，該中心將利用猶他州獨(dú)特的地質(zhì)構(gòu)造，通過兩個巨大的鹽穴儲存綠氫，每個鹽穴能夠存儲150吉瓦時的能量，從而形成全球最大的單一儲氫鹽穴。
鹽穴的長時間儲能能力有助于提高可再生資源的充分利用，并降低成本，由其存儲的過剩可再生能源，在需要時可調(diào)度回電網(wǎng)。全球能源咨詢公司伍德麥肯茲（Wood Mackenzie）發(fā)布報告稱，由太陽能電解生產(chǎn)的綠氫，到2030年將在澳大利亞、德國和日本實(shí)現(xiàn)成本平價，而鹽穴儲氫將為綠氫生產(chǎn)提供儲存設(shè)施。已有研究表明，鹽穴儲氫成本至少比電池儲氫成本低100倍。另據(jù)彭博新能源財經(jīng)（BNEF）分析，目前鹽穴、廢棄氣田、巖洞及人工容器基準(zhǔn)儲平準(zhǔn)化儲氫成本在0.19～1.9美元/千克之間，未來可能降至0.11～1.07美元/千克。
2.液氫、有機(jī)儲氫儲運(yùn)成為研發(fā)重點(diǎn)
目前，以日、美、德為代表的多個國家及其企業(yè)在液氫、有機(jī)儲氫等氫能儲運(yùn)技術(shù)方面進(jìn)行了諸多探索，利用液化氫運(yùn)輸和甲基環(huán)己烷運(yùn)輸已獲得一些成功示范。
液氫儲運(yùn)效率高，但技術(shù)門檻高，對制、儲、運(yùn)等各環(huán)節(jié)裝備均有較高要求?，F(xiàn)階段，液氫技術(shù)成本持續(xù)下降，日、美、德等國已將液氫的運(yùn)輸成本降低到高壓氫氣的八分之一左右。目前，美國是全球最大、最成熟的液氫生產(chǎn)和應(yīng)用地域，其液氫工廠產(chǎn)能全部為5噸/日以上的中大規(guī)模，其中10～30噸/日以上占據(jù)主流。
國外液氫技術(shù)較為成熟的國家大多采用液氫槽車運(yùn)輸。雖然這種運(yùn)輸方式單趟可運(yùn)輸更多的氫，經(jīng)濟(jì)性更高，但即便采用運(yùn)量較大的液氫槽車進(jìn)行運(yùn)輸，其單趟氫運(yùn)量也僅在數(shù)噸以內(nèi)，而采用液氫運(yùn)輸船進(jìn)行海上運(yùn)輸，單趟氫運(yùn)量可達(dá)到百噸甚至更多，這種運(yùn)氫方式相比液氫槽車可運(yùn)輸更多的氫能。2022年，日本川崎重工研發(fā)的Suiso Frontier成功從澳大利亞運(yùn)輸液化氫到日本神戶，是全球首次以液化氫為載體的大型海上氫氣運(yùn)輸，成功地降低了氫燃料運(yùn)輸成本。所運(yùn)氫氣由澳大利亞的褐煤生產(chǎn)，在當(dāng)?shù)氐囊夯剞D(zhuǎn)化為液化氫，然后運(yùn)輸?shù)饺毡旧駪舻呢浳镅b卸基地。此外，川崎重工在神戶機(jī)場建成了全球首個液化氫裝卸基地“Hytouch神戶”，專門用于接收經(jīng)由船運(yùn)而來的液化氫。日本還將港口內(nèi)現(xiàn)有各種設(shè)備的尺寸增加至32倍，以便實(shí)現(xiàn)規(guī)?；⒔档统杀?。日本的目標(biāo)是到2030年將氫供應(yīng)成本降至30日元/標(biāo)準(zhǔn)立方米。
有機(jī)液體儲氫技術(shù)難度高、密度高、安全性好，適合長距離、大規(guī)?？鐓^(qū)域氫氣儲運(yùn)，未來有望成為重點(diǎn)儲氫技術(shù)之一。有機(jī)液體儲氫的關(guān)鍵在于有機(jī)物儲氫介質(zhì)的選擇。德國Hydrogenious公司主要研究方向?yàn)槎S基甲苯，目前已進(jìn)展到應(yīng)用示范階段。日本千代田公司主要研究方向?yàn)榧谆h(huán)己烷，于2020年實(shí)現(xiàn)了全球首次遠(yuǎn)洋氫運(yùn)輸，于2022年初實(shí)現(xiàn)了有機(jī)液態(tài)儲氫示范，成功以甲基環(huán)己烷形式接收到來自文萊的氫能源。以甲基環(huán)己烷儲氫儲運(yùn)是一種潛在的全球清潔能源解決方案，這種方式有助于國際社會脫碳供應(yīng)鏈的形成與發(fā)展。
3.管道運(yùn)氫有望成為最優(yōu)運(yùn)輸方式之一
雖然管道運(yùn)輸?shù)那捌谕顿Y非常高，但管道運(yùn)輸?shù)男?、成本都具?yōu)勢，適用于大規(guī)模、長距離、點(diǎn)對點(diǎn)且氫氣量供需穩(wěn)定的場景。隨著氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，未來管道運(yùn)氫有望成為氫氣運(yùn)輸?shù)淖顑?yōu)選擇，其成本也將進(jìn)一步降低，而降本核心在于加氫站規(guī)?；ㄔO(shè)，運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋，屆時管道運(yùn)輸配合氣氫、液氫運(yùn)輸將實(shí)現(xiàn)全面降本。管道儲運(yùn)氫氣包括純氫管道運(yùn)輸和利用現(xiàn)有天然氣管道摻氫運(yùn)輸兩種模式：
◆ 純氫管道運(yùn)輸
目前全球范圍內(nèi)氫氣輸送管道總里程為5000千米左右，主要分布在美國和歐洲。全球近期以投資建設(shè)新的專用氫氣管道為主。如，歐洲開展了“歐洲氫能主體計劃”項(xiàng)目，預(yù)計2040年建成近4萬千米的氫氣管道，并且歐洲天然氣網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商及石油和公用事業(yè)公司正在計劃修建一條130千米長的輸氫管道，為德國西北部的工業(yè)用戶提供電力。到2030年歐盟開發(fā)的輸氫管道容量將超過20吉瓦，其中超過1吉瓦已在建設(shè)中或已承諾投入資金。德國和挪威正在考慮建設(shè)一條連接兩國的氫氣管道，以減少歐洲對俄羅斯能源供應(yīng)的依賴。非洲國家埃及則正在興建一條可以輸送11.62吉瓦、相當(dāng)于157萬噸綠氫的輸氫管道。該項(xiàng)目建成后，埃及綠氫輸送管道長度將可躋身全球前三名，僅次于澳大利亞，與毛里塔尼亞持平，項(xiàng)目預(yù)計將于2035年前投產(chǎn)。
資料來源：Rystad energy research and analysis
圖2 全球氫能管道容量TOP10國家
由于長距離氣體管道采用的鋼鐵材料面臨著建設(shè)成本高、氫脆等一系列問題，因此，如何降低管道輸氫的成本與安全風(fēng)險一直是全球討論的熱點(diǎn)問題。荷蘭企業(yè)SoluForce開發(fā)了一種應(yīng)用于氫氣的可纏繞增強(qiáng)熱塑性工業(yè)管道系統(tǒng)（RTP）。經(jīng)認(rèn)證，該管道系統(tǒng)可用于高達(dá)42巴工作壓力的氫氣。與鋼鐵材質(zhì)管道相比，這種即用型柔性管道解決方案有望極大地促進(jìn)綠氫規(guī)?；瘧?yīng)用，但該柔性輸氫管道方案尚未進(jìn)行大規(guī)模的驗(yàn)證，能否被市場接受也未可知。
多個國家推出補(bǔ)貼政策，刺激本國氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。比如德國于2021年11月通過的一項(xiàng)法規(guī)，在全球范圍首次對新建氫氣輸送管道項(xiàng)目的回報率進(jìn)行保障，將回報率設(shè)為9%，這幾乎是新建天然氣輸送管道現(xiàn)有回報率（4.6%）的兩倍。
◆ 天然氣管道摻氫運(yùn)輸
基于現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)勢，將氫氣摻混入天然氣管道網(wǎng)絡(luò)也被視為可行的氫氣運(yùn)輸解決方案。在此方面，歐美國家走在全球前列，相繼開展了天然氣摻氫可行性研究、天然氣管道摻氫輸送示范工程建設(shè)，測試了不同比例的摻氫天然氣對管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、終端設(shè)備的影響。各國開展的項(xiàng)目中天然氣摻氫比例范圍介于5%～30%之間，以不顯著改變管道和終端燃燒設(shè)備為前提，多數(shù)國家的天然氣管網(wǎng)可接受高達(dá)20%的摻氫比例。
英、美、德、法等國致力于管網(wǎng)中混合天然氣和氫氣的研究，啟動了摻氫比例達(dá)20%的天然氣管道運(yùn)輸項(xiàng)目。美國南加州天然氣公司利用可再生能源發(fā)電生產(chǎn)氫氣，然后將氫氣注入天然氣管道（主要是聚乙烯管道）與天然氣摻混。測試結(jié)果表明，在不改造天然氣管道的情況下，20%是能夠保證天然氣管網(wǎng)正常運(yùn)行的最高摻氫比例。發(fā)電廠及其他工業(yè)中的終端設(shè)備在低于20%的摻氫比例下均能高效、正常運(yùn)行。德國的目標(biāo)是到2025年將天然氣管網(wǎng)中的氫混合比例增加到20%，并將升級部分天然氣管道，以滿足未來輸送100%氫氣的需求。英國計劃從2023年起，通過其國內(nèi)天然氣管道網(wǎng)絡(luò)向各地的家庭和企業(yè)用戶提供20%的混合氫氣，以替代目前使用的部分天然氣。
除歐美外，其他國家的天然氣摻氫實(shí)踐也在增加。2022年1月，日本三菱和日立動力系統(tǒng)有限公司（MIPS）將比例為30%的氫氣與天然氣混合并用于驅(qū)動大型燃?xì)廨啓C(jī)。測試結(jié)果表明，燃?xì)廨啓C(jī)基本實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行；與單純?nèi)紵烊粴庀啾?，摻混氫氣后的混合天然氣可以減少10%的二氧化碳排放量；燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率大于63%；在此過程中除了燃燒器以外，其他部件可以不用改動，減少了改造的成本。澳大利亞目前也在進(jìn)行混氫試驗(yàn)，預(yù)計到2025年將有9個項(xiàng)目投入運(yùn)營，目標(biāo)是到2030年在區(qū)域管網(wǎng)可注入100%氫氣。澳大利亞政府已同意對國家氣體監(jiān)管框架進(jìn)行修訂，將氫氣納入其中。中國首個電解制氫摻入天然氣項(xiàng)目“朝陽可再生能源摻氫示范項(xiàng)目”已進(jìn)入試驗(yàn)階段，山東、張家口、佛山南海等地亦陸續(xù)開展摻氫天然氣示范項(xiàng)目，全面驗(yàn)證示范氫氣“制取-儲運(yùn)-摻混-綜合利用”產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)。
國際能源署發(fā)布的報告指出，如果正在推行的天然氣摻氫項(xiàng)目都能落地，預(yù)計項(xiàng)目規(guī)模將增加700多倍，氫氣總摻入量將超過200萬噸。如果要達(dá)成2030年全球凈零排放目標(biāo)，氫氣總摻入量應(yīng)提升至5300萬噸。天然氣管道摻氫運(yùn)輸是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，既要考慮技術(shù)可行性，還受安全性、經(jīng)濟(jì)性的制約。盡管現(xiàn)階段國際上有很多示范項(xiàng)目，但天然氣摻氫仍存在安全標(biāo)準(zhǔn)不明晰、規(guī)范缺乏、缺乏廣泛數(shù)據(jù)支撐等問題。
表1 三種氫能運(yùn)輸模式優(yōu)缺點(diǎn)對比
4.液氫加氫站成為新的選擇
按照氫氣儲存方式，加氫站可分為高壓氣氫站和液氫站。相比氣氫儲運(yùn)，液氫儲運(yùn)加氫站占地面積更小、存儲量更大，但是建設(shè)難度也相對更高，適合滿足大規(guī)模加氫需求。數(shù)據(jù)顯示，截至2021年，全球建成加氫站800多座，其中30%為液氫加氫站，主要分布在美國、歐洲和日本。預(yù)計2030年全球加氫站數(shù)量將超過4500座。
德國是液氫儲運(yùn)加氫站研究、應(yīng)用和推廣的先鋒，以德國林德公司開發(fā)的罐內(nèi)液氫泵增壓技術(shù)加氫站為代表，液氫高效增壓已在世界主要燃料電池推廣國家地區(qū)的加氫站得到應(yīng)用。美國ACD公司、法國Cryostar公司開發(fā)的是臥式管道活塞泵，為美國Plugpower、AP和法國液化空氣集團(tuán)等公司開發(fā)的液氫儲運(yùn)加氫站提供核心裝備。日本巖谷產(chǎn)業(yè)公司已建立液氫加氫站16座。中國現(xiàn)階段的加氫站主要為高壓氣氫站，液氫儲運(yùn)加氫站也得到初步探索，由中科富海和美國空氣產(chǎn)品公司合作的首座液氫儲運(yùn)加氫站正在建設(shè)中。
（三）應(yīng)用環(huán)節(jié)
1.工業(yè)領(lǐng)域氫能替代應(yīng)用空間持續(xù)拓展
在工業(yè)生產(chǎn)過程中，氫氣是重要的清潔低碳工業(yè)原料，應(yīng)用場景豐富。氫可作為還原劑，在冶金行業(yè)替代焦炭，作為富氫原料，在合成氨、合成甲醇、煉化、煤制油氣等工藝流程替代化石能源，實(shí)現(xiàn)由高碳工藝向低碳工藝的轉(zhuǎn)變，推進(jìn)高耗能行業(yè)脫碳生產(chǎn)。彭博新能源財經(jīng)預(yù)計，2022年，鋼鐵、制氨、甲醇、化工和煉油五大行業(yè)的清潔氫使用量將超過全球5.1萬輛氫能汽車的總耗氫量。
世界鋼鐵協(xié)會近期發(fā)布的《2022年世界鋼鐵統(tǒng)計數(shù)據(jù)》顯示，2021年全球粗鋼產(chǎn)量同比增長3.8%至19.51億噸。據(jù)了解，全球75%煉鋼所用的能源直接或間接來自煤炭，鋼鐵碳排放量占全球能源系統(tǒng)排放量的7%左右。鋼鐵行業(yè)是低碳化的關(guān)鍵領(lǐng)域，在該領(lǐng)域氫氣有望在十年內(nèi)成為具有成本競爭力的替代品。2021年，全球首個使用無化石電力和氫氣的煉鋼示范項(xiàng)目在瑞典鋼鐵公司HYBRIT啟動。除HYBRIT以外，瑞典另一家綠鋼企業(yè)H2 Green Steel以可再生能源生成的綠電和綠氫代替煤炭完成鋼鐵冶煉，從2025年到2032年，H2 Green Steel位于瑞典北部的工廠將向德國采埃孚公司供應(yīng)鋼材25萬噸/年，減少二氧化碳排放約47.5萬噸/年。中國多家鋼鐵公司都在大力布局氫能冶金，河鋼集團(tuán)的氫冶金示范工程已啟動建設(shè)，山西晉南鋼鐵集團(tuán)已經(jīng)形成鋼-焦-化-氫全閉環(huán)低碳生產(chǎn)鏈條。從全球發(fā)展形勢看，氫冶金等新一代鋼鐵冶煉技術(shù)剛剛起步，其代替?zhèn)鹘y(tǒng)技術(shù)的開發(fā)周期長，大規(guī)模應(yīng)用還需時間和資金。
此外，氫氣也可作為替代燃料用于玻璃、水泥和陶瓷制造等行業(yè)，以取代化石燃料的使用。如，2021年，英國玻璃企業(yè)皮爾金頓（Pilkington）啟動了全球首個使用100%氫氣生產(chǎn)浮法（片）玻璃的試驗(yàn)，該試驗(yàn)項(xiàng)目是英國“HyNet工業(yè)燃料轉(zhuǎn)換”項(xiàng)目的一部分，證明了使用氫氣安全有效運(yùn)營浮法玻璃工廠的可行性，預(yù)計到2030年將減少二氧化碳排放1000萬噸/年，相當(dāng)于減少400萬輛汽車上路。未來英國“HyNet工業(yè)燃料轉(zhuǎn)換”項(xiàng)目還將在食品、飲料、電力和廢物等領(lǐng)域大規(guī)模使用氫氣。
2.氫燃料電池多樣化、規(guī)?；瘧?yīng)用加速
2022年北京冬奧會期間，共有1200多輛氫燃料電池汽車投運(yùn)，并配備30多個加氫站，這是全球最大的一次燃料電池汽車示范。據(jù)統(tǒng)計，2021年，全球氫燃料電池汽車總銷量1.6萬輛以上，增長幅度達(dá)到六倍以上。受強(qiáng)勁補(bǔ)貼政策驅(qū)動，韓國市場延續(xù)了2020年的增長勢頭，全年共售出超8000輛氫燃料電池汽車，約占全球總銷量的一半。
資料來源：香橙會研究院
圖3 2021年全球主要國家氫燃料電池汽車銷量
過去幾十年，日美歐等國一直在探索氫燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化之路。豐田、現(xiàn)代、通用等全球主要汽車公司對氫燃料電池汽車的布局也逐步提速。其中，豐田推出第二代MIRAI氫燃料電池汽車，并在北京冬奧會上大量使用。其2021款氫燃料電池汽車Mirai續(xù)航再突破，一次加氫可行駛1000千米以上?，F(xiàn)代汽車方面則表示，其氫燃料電池汽車NEXO中國版在國內(nèi)開放道路首試，預(yù)計將于今年上市。與此同時，法國雷諾推出最新款氫混合動力概念車ScenicVision，采用氫燃料作為內(nèi)燃機(jī)的動力來源，續(xù)航里程可達(dá)497英里，預(yù)計2024年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。值得一提的是，ScenicVision使用的材料70%可回收，包括電池。同時，作為混合動力汽車，該車的碳排放比傳統(tǒng)電動汽車低75%。
氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用并不局限于燃料電池汽車，還推廣至重型卡車、輪船、飛機(jī)等領(lǐng)域。韓國現(xiàn)代汽車的氫燃料電池重型卡車XCIENT Fuel Cel在歐洲正式商用化，以批量出口瑞士的氫燃料重卡為開端，截至2021年6月，在瑞士總行駛里程已經(jīng)超過100萬千米。新西蘭首輛現(xiàn)代Xcient FCEV氫燃料電池卡車已投運(yùn)。近期新西蘭還與美國氫能商用車開發(fā)商Hyzon Motor簽署了20輛氫燃料電池卡車的交付協(xié)議。
2022年，多種氫動力船舶也取得積極進(jìn)展。中國首艘氫燃料電池動力工作船“三峽氫舟1號”正式動工建造；荷蘭航運(yùn)公司Van Dam Shipping與印度鋼鐵公司Tata Steel合作，計劃推出首艘氫動力短途船。挪威清潔技術(shù)公司TECO 2030與其合作伙伴推出了氫動力概念油輪“Hy-Ekotank”號。概念油輪通過在現(xiàn)有Ekotank船上使用壓縮氫或液態(tài)氫儲存裝置對燃料電池進(jìn)行改裝，實(shí)現(xiàn)航行期間溫室氣體零排放，以及泊位零排放。德國將建造世界上第一艘氫動力零排放拖船。
3.大規(guī)模氫儲能是更具經(jīng)濟(jì)性的長周期調(diào)峰技術(shù)
國際能源署發(fā)布的報告指出，當(dāng)電網(wǎng)中間歇性可再生能源（以風(fēng)電、光伏為主）的比例超過15%時，就必須配置相應(yīng)的儲能設(shè)施。另外由于可再生能源出力在不同時間段、不同季節(jié)之間存在顯著差異，例如歐洲的太陽能發(fā)電在冬季比夏季低60%左右，但冬季電力需求卻增加了40%，為此需要配置大規(guī)模、長時間的儲能設(shè)施才能提高可再生能源利用水平。
在新型儲能路徑中，氫能具有諸多明顯優(yōu)勢。氫儲能是以氫氣的形式進(jìn)行儲能，方式多樣化，包括液化儲氫、壓縮儲氫以及金屬氫化物儲氫等，存儲規(guī)?？蛇_(dá)百萬千瓦級，存儲時間跨度從小時到季節(jié)。氫儲能除了可以滿足大規(guī)模長周期能量儲存和多元化終端利用需求，自身也具備較明顯的技術(shù)路線、資源潛力及經(jīng)濟(jì)性。在大容量長周期調(diào)節(jié)的場景中，氫儲能與電化學(xué)儲能相比擁有單位能量存儲成本低的優(yōu)勢。相對于抽水蓄能而言，氫儲能可擴(kuò)展性較強(qiáng)，受地理和資源的限制較少。相關(guān)研究表明，當(dāng)需要大規(guī)模儲能時可以液氫或者氫化物的形式存儲于地下鹽穴，估計每個兆瓦時的成本在50～150美元之間，與受地質(zhì)條件限制較大的抽水蓄能相當(dāng)，顯著低于其他能量存儲方式。
除了上面提到的以鹽穴為代表的地質(zhì)儲氫外，當(dāng)前以質(zhì)子交換膜水電解（PEM）制氫為基礎(chǔ)的電-氫-電互變技術(shù)為儲能技術(shù)提供了新思路。該技術(shù)以電制氫為核心，將電能轉(zhuǎn)化成為氫氣、氨氣、甲烷及汽柴油中的化學(xué)能，從而進(jìn)入到后續(xù)的化工、交通、發(fā)電、供熱、儲氣等豐富多樣的終端應(yīng)用中。
未來，隨著新能源滲透率的提升，系統(tǒng)調(diào)峰周期變長，電化學(xué)儲能單位能量成本高的缺陷就會完全顯現(xiàn)，而氫能則恰好相反，大規(guī)模氫儲能邊際成本增速相對較慢，是更具經(jīng)濟(jì)性的長周期調(diào)峰技術(shù)。同時，氫儲能與電化學(xué)儲能在周期、規(guī)模、空間上可互為協(xié)同、互為補(bǔ)充，二者有機(jī)形成的混合儲能可以更好地支撐未來電力系統(tǒng)建設(shè)。
4.氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電取得一定進(jìn)展
燃?xì)廨啓C(jī)采用富氫燃料發(fā)電，在降低天然氣使用量的同時，還可以減少發(fā)電領(lǐng)域二氧化碳排放。目前，歐美等國向現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)中摻混氫氣的比例多為20%～30%，以降低5%～10%的碳排放。
全球電力巨頭已開展氫能燃?xì)廨啓C(jī)的相關(guān)研究，積極提高燃機(jī)的摻氫燃燒能力、開拓新的市場空間。如美國通用電氣（GE）在全球已有超過100臺采用低熱值含氫燃料的機(jī)組在運(yùn)行，累計運(yùn)行時間超過800萬小時，其中部分機(jī)組的燃料含氫量超過50%。2022年4月，通用電氣宣布全球首個HA級摻氫燃燒示范項(xiàng)目成功運(yùn)行，預(yù)計到2030年將具備100%燃?xì)淠芰?，最終實(shí)現(xiàn)零碳排放。日本和歐盟EU Turbines已經(jīng)承諾在2030年前推出100%燃?xì)渲匦腿細(xì)廨啓C(jī)。西班牙第二大天然氣分銷商N(yùn)ortegas宣布開啟該國首個天然氣摻氫試驗(yàn)項(xiàng)目，計劃逐步提高天然氣基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備中的氫氣比例，嘗試使用天然氣和氫氣的混合氣體發(fā)電。2022年初，中國國家電投首個燃?xì)廨啓C(jī)摻氫燃燒示范項(xiàng)目正式投運(yùn)，這是全球范圍內(nèi)首個在天然氣商業(yè)機(jī)組中進(jìn)行摻氫燃燒的聯(lián)合循環(huán)、熱電聯(lián)供示范項(xiàng)目，改造后的機(jī)組具備了純天然氣和天然氣摻氫兩種運(yùn)行模式的兼容能力，可行性優(yōu)勢明顯。
需要注意的是，雖然全球氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電項(xiàng)目層出不窮，但要大力發(fā)展氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)，還面臨著燃?xì)溥^程中產(chǎn)生的回火和溫度過高等問題。
三、啟示與建議
通過對近期全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展最新動向及趨勢的分析，可以看出，在推動氫能發(fā)展的過程中，全球主要發(fā)達(dá)國家逐步形成了各具特色的發(fā)展模式。借鑒發(fā)達(dá)國家氫能發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步探索我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展形態(tài)和發(fā)展路徑，建議從以下四個方面創(chuàng)新突破：一是提高關(guān)鍵核心技術(shù)水平，加快國產(chǎn)化進(jìn)程；二是推動應(yīng)用場景多元化，開啟多領(lǐng)域規(guī)模應(yīng)用示范；三是探索適合我國國情的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑，避免無序競爭和產(chǎn)能過剩風(fēng)險；四是加強(qiáng)國際開放合作，推動氫能產(chǎn)業(yè)國際化發(fā)展。
（一）提高關(guān)鍵核心技術(shù)水平，加快國產(chǎn)化進(jìn)程
科技創(chuàng)新是能源高質(zhì)量發(fā)展的第一動力，歐盟、美國、日本等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體為確保氫能發(fā)展的領(lǐng)先地位，十分重視氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游的相關(guān)技術(shù)培育，涉及氫氣的生產(chǎn)、儲運(yùn)、燃料電池制造、燃料電池汽車及加氫站基礎(chǔ)設(shè)施等。而氫能技術(shù)鏈條長、難點(diǎn)多，我國氫能產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期，與國際先進(jìn)水平存在一定差距，同時我國部分關(guān)鍵核心零部件和基礎(chǔ)材料嚴(yán)重依賴進(jìn)口，例如，影響燃料電池壽命和使用成本的質(zhì)子交換膜，該技術(shù)在國內(nèi)還不夠成熟，只有少數(shù)公司和設(shè)備制造商參與其中。核心材料缺失制約著我國氫燃料電池行業(yè)的發(fā)展。為此，亟需從氫能制備、儲運(yùn)、加注、燃料電池、氫儲能系統(tǒng)等主要環(huán)節(jié)創(chuàng)新突破，面向氫能科技前沿開展基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，重點(diǎn)突破關(guān)鍵核心技術(shù)，加快國產(chǎn)化進(jìn)程。
（二）推動應(yīng)用場景多元化，開啟多領(lǐng)域規(guī)模應(yīng)用示范
從國際經(jīng)驗(yàn)看，發(fā)達(dá)國家多以試點(diǎn)示范帶動氫能多元應(yīng)用，氫能可以在交通、冶金、化工等領(lǐng)域替代化石能源使用，應(yīng)用潛力較大。目前我國氫能示范應(yīng)用主要集中在交通領(lǐng)域，氫燃料電池汽車是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)氫能在交通領(lǐng)域應(yīng)用的切入點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)。為穩(wěn)步推進(jìn)我國氫能多元化示范應(yīng)用，除了有序推進(jìn)氫能在交通領(lǐng)域的示范應(yīng)用，還應(yīng)拓展其在儲能、分布式發(fā)電、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用，推動規(guī)?；l(fā)展，加快探索形成有效的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展商業(yè)化路徑。
（三）探索適合我國國情的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑，避免無序競爭和產(chǎn)能過剩風(fēng)險
從全球主要國家氫能產(chǎn)業(yè)實(shí)踐來看，各國在出臺氫能戰(zhàn)略和明確氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位上各有側(cè)重，均考慮了國家能源資源稟賦、能源轉(zhuǎn)型壓力和國內(nèi)市場空間等情況。例如，以歐盟國家為代表的能源轉(zhuǎn)型先行者將氫能產(chǎn)業(yè)視為重點(diǎn)行業(yè)深度脫碳的重要推動力；以美國為代表的能源技術(shù)引領(lǐng)國更加關(guān)注氫能技術(shù)研發(fā)，在綠氫規(guī)?；瘧?yīng)用方面則較為審慎；以俄羅斯、沙特、阿聯(lián)酋、澳大利亞為代表的傳統(tǒng)能源出口國積極加大氫能出口能力，著力實(shí)施以出口為導(dǎo)向的氫能項(xiàng)目；以日、韓為代表的能源對外依存度較高的國家，發(fā)展氫能主要為保障本國能源安全。
我國資源能源稟賦多樣，對能源的選擇及經(jīng)濟(jì)調(diào)控的回旋空間較大。在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中應(yīng)統(tǒng)籌考慮氫能供應(yīng)能力、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和市場空間，與技術(shù)創(chuàng)新水平相適應(yīng)，有序開展氫能技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用示范。各地方在研究制定氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)規(guī)劃、支持政策時，應(yīng)對本地區(qū)發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的比較優(yōu)勢進(jìn)行客觀分析，充分考慮本地區(qū)發(fā)展基礎(chǔ)和條件，統(tǒng)籌謀劃、合理布局，在鼓勵多元示范的同時，避免盲目布局、一擁而上。
（四）加強(qiáng)國際開放合作，推動氫能產(chǎn)業(yè)國際化發(fā)展
美日歐等國家和地區(qū)在積極推動自身氫能發(fā)展的同時，積極推進(jìn)相互合作。開放合作是全球氫能產(chǎn)業(yè)長期發(fā)展的主旋律，尤其是目前全球氫能市場仍處于導(dǎo)入期，亟需各國協(xié)作培育開發(fā)國際市場，突破產(chǎn)業(yè)瓶頸，合力打通產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在此背景下，我國應(yīng)積極開展氫能技術(shù)創(chuàng)新國際合作，鼓勵開展氫能科學(xué)和技術(shù)國際聯(lián)合研發(fā)，推動氫能全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵核心技術(shù)、材料和裝備創(chuàng)新合作，積極構(gòu)建國際氫能創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈。探索與共建“一帶一路”國家開展氫能貿(mào)易、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、產(chǎn)品開發(fā)等合作。同時還要加強(qiáng)與氫能技術(shù)領(lǐng)先的國家和地區(qū)開展項(xiàng)目合作，共同開拓第三方國際市場。
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